RU2201979C2

RU2201979C2 - Metal casting method

Info

Publication number: RU2201979C2
Application number: RU98105889/02A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Волков; А.В. Фролов; В.Н. Бойко
Original assignee: Волков Анатолий Евгеньевич; Бойко Виталий Николаевич; Фролов Александр Викторович
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2003-04-10

Abstract

FIELD: foundry, possibly casting of any metals, particularly refractory and chemically active metals. SUBSTANCE: method comprises steps of preparing melt between vertical electrode and horizontal electrode by action of heat of electric arc in intermediate vessel and pouring prepared melt to crystallizer. Intermediate vessel is formed due to melting at least two horizontal consumable electrodes moving according to consuming degree towards center of crossing with axis of vertical electrode. EFFECT: enlarged technological possibilities due to making high-quality products with complex shape such as ingots, slabs, sheets and shaped billets. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для литья любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные. The invention relates to the field of foundry and can be used for casting any metals, including refractory and chemically active.

Аналогичным техническим решением является способ литья металла с получением расплава от двух горизонтально расположенных по оси электродов, где расплав стекает в вертикально расположенный кристаллизатор. Способ, получивший название VADER. В издании "Плавка и литье титановых сплавов" (1) стр. 158 сказано следующее: "... Положительной чертой процесса VADER является возможность получения слитков с мелкозернистой однородной структурой, поскольку капли, стекающие с расходуемых электродов, имеют температуру ниже температуры ликвидуса и содержат небольшое количество твердой фазы. Кроме того, при плавке этим методом расход электроэнергии примерно на 40% ниже, чем при плавке расходуемого электрода в кристаллизатор". "... Однако из-за трудности получения качественных слитков без усадочных раковин и неслитин дальнейших работ по совершенствованию этого способа не проводилось". A similar technical solution is the method of casting metal to produce a melt from two electrodes horizontally located on the axis, where the melt flows into a vertically located mold. The method, called VADER. The publication “Smelting and casting of titanium alloys” (1) p. 158 says the following: “... A positive feature of the VADER process is the possibility of producing ingots with a fine-grained homogeneous structure, since droplets flowing from the consumable electrodes have a temperature below the liquidus temperature and contain "a small amount of solid phase. In addition, when melting with this method, the energy consumption is about 40% lower than when melting a consumable electrode into a mold." "... However, due to the difficulty of obtaining high-quality ingots without shrinkage shells and neslitins, no further work was carried out to improve this method."

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение (SU 583176) (2), в котором описан способ литья металла, включающий приготовление расплава между вертикальным расходуемым электродом и горизонтальным электродом за счет тепла электродуги в промежуточной емкости горизонтального электрода с последующим сливом расплава в кристаллизатор. The closest analogue of the claimed invention is a technical solution (SU 583176) (2), which describes a method of casting metal, which involves the preparation of a melt between a vertical consumable electrode and a horizontal electrode due to the heat of the electric arc in the intermediate container of the horizontal electrode, followed by the discharge of the melt into the mold.

Задачей изобретения является повышение эффективности использования и расширения технических возможностей за счет повышения более качественных изделий более сложной формы, включая слитки, слябы, листы и фасонные заготовки. The objective of the invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities by increasing better products of a more complex shape, including ingots, slabs, sheets and shaped blanks.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе литья металла, включающем приготовление расплава между вертикальным расходуемым электродом и горизонтальным электродом за счет тепла электродуги в промежуточной емкости с последующим сливом расплава в кристаллизатор, отличающийся тем, что промежуточная емкость образована за счет плавления, по крайней мере, двух горизонтальных расходуемых электродов, перемещающихся по мере расходования к центру пересечения с осью вертикального электрода. The problem is achieved in that in the proposed method of casting metal, including the preparation of the melt between the vertical consumable electrode and the horizontal electrode due to the heat of the electric arc in the intermediate vessel with subsequent discharge of the melt into the mold, characterized in that the intermediate vessel is formed by melting, at least , two horizontal consumable electrodes, moving as they are spent to the center of intersection with the axis of the vertical electrode.

Предложенный способ реализует установка, представленная на чертеже. The proposed method implements the installation shown in the drawing.

Установка включает камеру плавления 1, в которой расположен вертикальный электрод 2, между ним и горизонтально расположенными электродами 3 горит дуга 7, которая между вершинами сомкнутых электродов 3 образует промежуточную емкость 4, по которой течет расплав 5 в кристаллизатор 6. Все электроды движутся к образованному центру по мере их расходования. Горизонтально расположенные электроды 3 совмещают в себе две функции в технологической цепочке - промежуточной емкости и расходуемого электрода, что позволяет значительно сэкономить количество электроэнергии, расходуемое на переплав. То есть как и в случae со способом VADER до 40% по сравнению с наплавом в глухой кристаллизатор. В отличие от способа VADER предлагаемое между горизонтальными электродами промежуточной емкости. То есть расплав в способе VADER образуется только между двумя горизонтально расположенными электродами, и поэтому, как только металл переходит в жидкотекучее состояние, он тут же сливается в кристаллизатор. Во время падения в виде капель за счет светового излучения с их развитой поверхности теряется так же много теплоты. Поэтому при попадании в кристаллизатор капли между собой практически не сплавляются, что приводит к усадочным раковинам и неслитинам. Из практического опыта литья слитков с помощью гарнисажных печей известно следующее: (1) стр. 10 ''.. .При литье слитков из гарнисажной печи необходим подогрев с помощью независимого источника тепла верхней торцевой части слитка с тем, чтобы температура металла, независимо от скорости литья, была выше температуры ликвидуса... "
А из сказанного выше о способе VADER известно, что падающие со слитков капли имеют температуру ниже температуры ликвидуса, кроме того, они имеют часть твердых частиц, что усиливает скорость перехода расплава в твердую фазу.The installation includes a melting chamber 1, in which a vertical electrode 2 is located, an arc 7 burns between it and horizontally located electrodes 3, which forms an intermediate tank 4 between the vertices of the closed electrodes 3, through which melt 5 flows into the crystallizer 6. All electrodes move to the formed center as they are spent. The horizontally located electrodes 3 combine two functions in the technological chain - an intermediate capacitance and a consumable electrode, which can significantly save the amount of electricity spent on remelting. That is, as in the case with the VADER method, up to 40% compared to surfacing in a dull mold. In contrast to the VADER method, it is proposed between horizontal electrodes of an intermediate capacitance. That is, the melt in the VADER method is formed only between two horizontally located electrodes, and therefore, as soon as the metal goes into a liquid state, it immediately merges into the mold. During the fall in the form of drops due to light radiation from their developed surface, as much heat is lost. Therefore, when they fall into the crystallizer, the droplets practically do not melt together, which leads to shrinkage of the shells and neslitins. From the practical experience of casting ingots using skull ovens, the following is known: (1) p. 10 '' ... When casting ingots from a skull furnace, it is necessary to heat the upper end part of the ingot with an independent heat source so that the temperature of the metal, regardless of speed casting, was above the liquidus temperature ... "
And from what was said above about the VADER method, it is known that drops falling from ingots have a temperature below the liquidus temperature, in addition, they have part of the solid particles, which enhances the rate of transition of the melt into the solid phase.

В предлагаемом способе учитывается положительный эффект сохранения 40% электроэнергии при выплавке слитков, а также отрицательный - быстрое захолаживание капель расплава при транспортировке в кристаллизатор. Поэтому и было предложено получение расплава за счет тех же расходуемых электродов, но дополнив способ тем, что горизонтальные электроды при их сплавлении будут образовывать промежуточную емкость и расплав при протекании по ней будет перегрет выше температуры ликвидус. Кроме того, расплав с емкости течет более плотным потоком, при этом теряя меньше тепловой энергии излучением. В плоских кристаллизаторах, которые могут располагаться от горизонтальных электродов на довольно близком расстоянии, можно направлять тепло дуги непосредственно на поверхность формируемого слитка. Это возможно при подключении кристаллизатора и горизонтальных электродов к той же полярности тока. В прототипе это делать нельзя, поэтому данные преимущества позволяют признать предлагаемый способ полезным для производства. The proposed method takes into account the positive effect of saving 40% of the electric energy during the ingot smelting, as well as the negative effect - quick cooling of the melt drops during transportation to the crystallizer. Therefore, it was proposed to obtain a melt due to the same consumable electrodes, but supplementing the method with the fact that horizontal electrodes, when fused, will form an intermediate capacitance and the melt will overheat above the liquidus temperature when it flows through it. In addition, the melt from the tank flows in a denser stream, while losing less thermal energy by radiation. In flat molds, which can be located at a fairly close distance from the horizontal electrodes, it is possible to direct the heat of the arc directly to the surface of the formed ingot. This is possible when connecting the mold and horizontal electrodes to the same current polarity. This can not be done in the prototype, therefore, these advantages allow us to recognize the proposed method as useful for production.

Источники информации
1. "Плавка и литье титановых сплавов" 1994 г. Авторы: Андреев А.Д. и другие.Sources of information
1. "Melting and casting of titanium alloys" 1994. Authors: Andreev AD other.

2. Ав. св. 583176, С 22 В 9/20, 05.02.1997. 2. Av. St. 583176, C 22 V 9/20, 02/05/1997.

Claims

A metal casting method, including the preparation of a melt between a vertical consumable electrode and a horizontal electrode due to the heat of an electric arc in an intermediate vessel, followed by discharge of the melt into a crystallizer, characterized in that the intermediate vessel is formed by melting at least two horizontal consumable electrodes that move as they are consumed to the center of intersection with the axis of the vertical electrode.